Географический факультет
Кафедра биогеоценологии
И охраны природы
Производство чугуна
| Выполнила: студентка 4 курса кафедры биогеоценологии и охраны природы географического факультета группы ЭКП-1,2 НБ | О. И. Голубева |
Пермь, 2020
Производство чугуна
Чугунами принято называть сплавы железа с углеродом с содержанием углерода свыше 2 %. Кроме углерода в чугуне всегда присутствуют Si – 0,8 %; Mn – 0,4 %; S – 0,6 %; Ti – 0,1 %; P – 0.08 %; Cr – 0,05 %; C – 4,64 %. Чугун является основным исходным материалом для получения стали, на это расходуется примерно 80—85% всего получаемого чугуна. Чугун выплавляется из железной руды, агломерата, окатышей и флюсов (на основе известняка) в непрерывно действующих доменных печах.
В зависимости от назначения выплавляют чугуны различных видов:
· передельные для сталеплавительного производства, в том числе фосфористые, высококачественные;
· для литейного производства (содержание углерода в пределах 3,4 % - 4,5 %);
· специального назначения (чугуны с шаровидным графитом);
· зеркальные чугуны (содержание марганца от 10 % до 25 %).
В доменных печах в наибольшем количестве выплавляют чугун «передельный», предназначенный для передела в сталь или для переплавки в чугунолитейных цехах для производства различных отливок. Передельный чугун в
зависимости от назначения выпускается трёх видов:
· передельный коксовый для сталеплавильного производства;
· передельный коксовый фосфористый;
· передельный коксовый высококачественный.
Кроме передельного чугуна в доменных печах выплавляют различные виды и
марки литейных чугунов:
· литейный коксовый;
· литейные легированные чугуны, содержащие повышенное содержание некоторых металлов – хромоникелевые, титанистые, титаномедистые, ванадиевые.
Основной объем чугуна выплавляется в доменных печах. Доменное производство специализируется на выпуске чугуна, который является не только полуфабрикатом для сталеплавильного производства, но и товарной продукцией первого передела. Удельная
производительность доменных печей составляет от 80 до 93,5 т/(м2*сут).
В горн печи через воздушные фурмы подают дутье с температурой 1000°С-1400°C, активно горит кокс. К верху печи поднимается горячий восстановительный газ с высоким содержанием окиси углерода (СО) и водорода (Н2). Он нагревает и расплавляет опускающиеся железорудные материалы, восстанавливает из рудной части оксиды железа до металла.
Образующиеся жидкие металл и шлак стекают по коксовой насадке в горн печи. В горне печи при температуре 1500°С-1600°С оксиды шлака FeO, MnO, SiO2, Р2О5 и другие восстанавливаются углеродом кокса.
Накопленные в горне чугун и шлак периодически удаляют через чугунную летку
во время выпусков по установленному графику. На место выгорающего у фурм кокса и
опускающихся в горн жидких расплавов поступают новые порции рудного сырья и кокса, непрерывно загружаемых загрузочным устройством на колошнике печи.
| Рис. 1. Технологический процесс производства чугуна |
Таблица 1
Реестр экологических аспектов производства чугуна
| Наименование технологического процесса | Вид деятельности | Экологические аспекты | Вид воздействия |
| Подготовка руд к плавке | Дробление и сортировка руд по крупности | Выбросы пыли | Механическое загрязнение атмосферы |
| Агломерация и окатывание | Выделение теплоты, выбросы углекислого газа, оксида серы | Тепловое и химическое загрязнение атмосферы | |
| Горение топлива | Сжигание кокса в доменной печи | Выделение теплоты, выбросы оксида углерода, углекислый газ | Тепловое и химическое загрязнение атмосферы |
| Доставка в доменный цех сырья | Загрузка шихтовых материалов | Выбросы пыли, оксида углерода, оксиды серы | Механическое и химическое загрязнение атмосферы |
| Выплавка чугуна | Работа доменных печей | Выбросы доменного газа (углекислый газ, оксид углерода, метан, азот) | Химическое загрязнение атмосферы |
| Получение готовой продукции | Выпуск чугуна из вагранки в заливочные ковши | Выбросы пыли, оксида углерода | Механическое и химическое загрязнение атмосферы |
| Выпуск и разливка чугуна на канавах и в чугуновозных ковшах (остатки, брак чушкового чугуна) | Образование шлака, содержащего железо, фосфор, магний, алюминий, кремний и оксид кальция | Занятие производственных площадей | |
| Эксплуатация оборудования | Очистка доменного газа, гидравлическая сборка осевшей пыли и просыпи в подбункерном помещении, грануляция доменного шлака | Сброс сточных вод (частицы руды, кокса, известняка, сульфаты, осколки застывшего чугуна, окалины, графита, недогашенной извести) | Тепловое и химическое загрязнение вод |
| Проведение ремонтных работ | Образование промышленных отходов (ртутные лампы, отработанные масла, остатки и огарки стальных сварочных электродов, промасленная ветошь) | Занятие производственных площадей |
Таблица 2
Классы опасности веществ
| Вещество | Класс опасности |
| Оксид углерода | |
| Оксид азота | |
| Диоксид серы | |
| Пыль неорганическая | |
| Взвешенные вещества | |
| Бенз(а)пирен | |
| Сульфат железа | |
| Ртутные лампы | |
| Отработанное масло | |
| Остатки и огарки сварочных электродов | |
| Шлак доменный основной гранулированный | |
| Промасленная ветошь |
Рис. 2. Соотношение классов опасности веществ
Как видно на рис. 2, большая часть образующихся отходов относится к 3 классу опасности, равные доли у 1 и 4 классов, наименьшая – 5 класс, при этом отсутствуют отходы 2 класса опасности.
Негативное воздействие на окружающую среду
При производстве чугуна происходят неорганизованные и организованные выбросы в атмосферу загрязняющих веществ с твёрдыми компонентами - С, Fe2O3, FeO, SiO2, MgO, Al2O3, MnO, CaO; газообразными компонентами - NO2, NO, SO2, CO, CO2, H2S, бенз(а)пиреном. На рудном дворе пыль выделяется при разгрузке вагонов, перегрузке руды грейферными кранами, подачи руды на бункерную эстакаду. Наибольшее количество пыли выделяется в подбункерном помещении, где происходит выгрузка сырых материалов в вагон - весы и далее в скип. На литейном дворе пыль и газы выделяются в основном от леток чугуна и шлака, желобов участков слива и ковшей. При разливке чугуна в помещении разливочных машин выделяются пыль и окись углерода.
В доменном производстве используется техническая вода из водооборотного
цикла для системы охлаждения доменной печи и воздухонагревателей, в установках
пылегазоочистки, а также гидросмыва осевшей пыли в производственных помещениях.
Водоснабжение осуществляется по специальным водооборотным системам. Стоки окрашены в красно-бурый цвет, для них характерно высокое содержание взвешенных веществ, кроме того в них присутствуют ионы кальция, магния, хлориды и сульфаты. Сточные воды имеют повышенную температуру (до 60°С) и высокую концентрацию взвешенных частиц – до 2,0 г/л.
В процессе доменного производства образуются отходы: просыпь шихтовых материалов, колошниковая пыль, пыль и шламы газоочисток с различных участков, отходы футеровок при ремонтах печей и воздухонагревателей, отходы футеровки при ремонтах главного горнового жёлоба, отходы заправочных материалов транспортирующих желобов чугуна и шлака, резиновые транспортёрные ленты. Все производственные отходы передаются специальной организации по сбору, обезвреживанию и утилизации отходов.